bài giảng công nghệ chế biến dầu nhờn sơ đồ sản xuất dầu gốc

QUÁ TRÌNH TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI CHỌN LỌC  Sản phẩm: thanh phần chứa nhiều n-parafin và iso-parafin, naphten 1 vòng được gọi là dầu lọc rafinat, chúng là phần lớn dầu còn lại sau khi đ

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU

NHỜN

ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU

NHỜN GỐC

sản xuất dầu gốc Các loại dầu cơ sở này có thể là:

- Phần cất của quá trình chưng cất chân không,

- Dầu trích từ cặn chưng cất chân không: là dầu đã được khử

Extrait (dung dịch trích chứa chủ yếu aromatic) <30

QUÁ TRÌNH TRÍCH LY BẰNG DUNG

MÔI CHỌN LỌC

 Sản phẩm:

thanh phần chứa nhiều n-parafin và iso-parafin, naphten 1 vòng được gọi là dầu lọc (rafinat), chúng là phần lớn dầu còn lại sau khi

đã tách gần hết naphten đa vòng và hợp chất thơm.

+ Sản phẩm thứ hai gồm phần lớn naphten đa vòng và hợp chất thơm có chỉ số độ nhớt thấp gọi là dầu trích (extract) Đây là

nguồn nguyên liệu để sản xuất bitum, chất đốt rắn công nghiệp, chất dẻo, cao su

DUNG MÔI SỬ DỤNG TRONG QUÁ

TRÌNH TRÍCH LY CHỌN LỌC

Dung môi Công thức

Khối lượng riêng ở 20 o C, kg/m 3

Nhiệt

độ sôi,

o C

Nhiệt độ đông đặc, o C

Nhiệt bay hơi, KJ/kg

Độ nhớt ở động học

ở 50 o C

Phenol C6H6 1071 181 +41 446,23 32.4

Fufurol C5H4O2 1159 162 -39 450,55 11.5

NMP C4H9CON 1033 204 -24 493.1 10.4

CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH

TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI CHỌN LỌC

 Hiệu quả của quá trình trích ly thường phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố:

Ảnh hưởng của bản chất nguyên liệu

Ảnh hưởng của loại dung môi

Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi

Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly

Ảnh hưởng của gradient nhiệt độ

Nguyên liệu có độ nhớt và tỷ trọng cao là nguyên liệu có

chứa nhiều các hợp chất thơm đa vòng, nhựa asphalt, và các hợp chất dị nguyên tố

DUNG MÔI SỬ DỤNG - Phenol

 Phenol: C6H5OH được sử dụng làm dung môi chọn lọc đối với quá trình làm sạch dầu nhờn từ rất lâu:

+ Năm1922 đựơc nghiên cứu để ứng dụng trong quá trình làm sạch các sản phẩm của dầu

+ Năm 1930 được sử dụng làm dung môi chọn lọc trong quá trình trích ly ở Canada

thuận lợi cho quá trình làm sạch nguyên liêu dầu nhờn, nhất là các loại có chứa nhiều cặn và độ nhớt cao, đồng thời cũng là loại dung môi rẻ tiền và dễ kiếm

 Hạn chế: Phenol có tỉ trọng thấp , nhiệt độ đông đặc và độ nhớt cao

DUNG MÔI SỬ DỤNG-Furfurol

 Furfurol: Các nhà máy trên thế giới sử dụng nhiều hơn so với phenol do ít độc hại hơn

 Có khả năng hoà tan kém hơn phenol, nhưng dung môi này có độ chọn lọc cao hơn

=> cần một lượng dung môi nhiều hơn nhưng sẽ thu được hiệu quả lớn hơn khi dùng furfurol để làm sạch phần cất có chứa nhiều hydrocacbon thơm.

DUNG MÔI SỬ DỤNG-Furfurol

 Ưu điểm:

+ Có khối lượng riêng lớn nên thuận lợi cho quá trình tách pha sản phẩm + Nhiệt độ đông đặc thấp nên khoảng nhiệt độ làm việc cuả quá trình làm sạch chọn lọc bằng furfurol rộng hơn.

+ Nhiệt độ sôi thấp, làm giảm lượng năng lượng tiêu tốn trong quá trình hoàn nguyên dung môi

DUNG MÔI SỬ DỤNG-NNP

 NNP: Được sử dụng nhiều nhất trên thế giới hiện nay (ở Mỹ: chiếm 45% quá trình trích ly chọn lọc làm sạch dầu nhờn)

+ Có khả năng hoà tan tốt hơn so với furfurol và nhỏ hơn một ít

so với phenol,

+ Độ chọn lọc đối với các hydrocacbon thơm cao hơn

+ Ổn định hoá học hơn, do vậy không bị phân huỷ vì nhiệt và hoá

học

+ Bền oxy hoá hơn, chất lượng dung môi ổn định hơn do có ít liên

DUNG MÔI SỬ DỤNG

Hiệu suất Tăng 5-7% sản phẩm thu được

Tỷ lệ dung môi Giảm được 1,5

Năng lượng Giảm 25-30% tổng năng lượng tiêu tốn

TỶ LỆ DUNG MÔI TRÊN NGUYÊN

LIỆU

 Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu và yêu cầu đối với sản phẩm

 Nếu nguyên liệu có chứa nhiều hợp chất có chỉ số độ nhớt

thấp cũng như nếu yêu cầu về chất lương sản phẩm cao hơn

thì cần nhiều dung môi hơn

+ Phân đoạn cất nguyên liệu càng rộng thì yêu cầu đối với

dung môi càng nhiều

+ Đối với nguyên liệu thu được từ quá trình khử asphalt căn

TỶ LỆ DUNG MÔI TRÊN NGUYÊN

TỶ LỆ DUNG MÔI TRÊN NGUYÊN

LIỆU

 Tăng tỷ lệ dung môi/nguyên liệu sẽ làm tăng thêm khả năng hoà tan của nguyên liệu vào phần dung dịch extract

 Hiệu suất rafinat thu được sẽ giảm xuống, chỉ số độ nhớt lại tăng lên

 Tỷ lệ dung môi/nguyên liệu:

NHIỆT ĐỘ

 Nhiệt độ tiến hành quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ tới hạn

của dung môi (là nhiệt độ mà nguyên liệu hoà tan hoàn toàn

vào dung môi, quá trình trích ly không còn ý nghĩa nữa) và chất

lượng sản phẩm mong muốn

=> nhiệt độ trích ly phải nhỏ hơn nhiệt độ tới hạn dung môi từ 10-25oC

Nhiệt độ trích ly Dầu nhờn cất Dầu nhờn khử

asphalt

Phenol 55 – 70 o C 75 – 95 o C

Furfurol 60 – 90 o C 95 – 115 o C

GRADIENT NHIỆT ĐỘ

 Quá trình khử asphalt đươc tiến hành trong tháp trích ly cần

có sự chênh lệch nhiệt độ thấp ở đáy tháp và cao hơn ở đỉnh

tháp

+ Khi sử dụng phenol: 10-20 o C

 Nhiệt độ này được điều chỉnh bằng nhiệt độ cấp liệu của

của dong tuần hoàn

THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ

 Hiệu quả của sự gia tăng tỷ lệ dung môi và tăng nhiệt độ

trích ly là khá giống nhau, do vậy cần phải tối ưu hoá việc

sử dụng hai thông số này cho những trường hợp sau:

Nhiêt độ cao/tỷ lệ dung môi thấp Nhiêt độ thấp/tỷ lệ dung môi cao

DÒNG TUẦN HOÀN

 Để nâng cao hiệu quả của quá trình trích ly người ta sử dụng

dòng tuần hoàn có chứa các chất chống hoà tan (chất làm giảm

khả năng hoà tan của dung môi) để làm tăng thêm độ chọn lọc.

=> không làm mất mát đi sản phẩm của quá trình

 Nếu nhiệt độ hoà tan tới hạn của nguyên liệu càng thấp thì có thể bổ sung chất làm giảm khả năng hoà tan nhiều hơn và mang lại hiệu quả cao hơn

 Đôi khi cũng có thể bổ sung chất giảm khả năng hoà tan vào vùng rafinat, để giúp sự phân pha tốt hơn, giảm khả năng tạo thành lớp nhũ tương bền giữa hai pha

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG

PHENOL

Sơ đồ công nghệ làm sạch chọn lọc bằng phenol một giai đoạn

K-1 – Tháp trích ly; K-2, K-4– tháp bay hơi ; K-3,K-6 – tháp tách dung môi; K-5 – tháp làm khô

, K-7 – tháp hấp thụ П-1, П-2, П-3– lò đốt nóng, E-1 – Bình chứa phenol, E-2 – Bình chứa nước-phenol

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ CÔNG

NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL

 Nguyên liệu qua thiết bị trao đổi nhiệt được nung nóng và đưa vào đỉnh tháp hấp thụ K-7, ở đây nguyên liệu tiếp xúc ngược dòng với hỗn hợp hơi nước đẳng phí phenol-nước đi ra từ tháp K-5 Hơi nước bay ra ngoài từ tháp K-4 được đưa vào bộ phận chuẩn bị hơi nước đẳng phí phenol-nước hoặc thải ra ngoài

không khí tuỳ theo mỗi nhà máy

 Nguyên liệu từ tháp hấp thụ K-7 qua thiết bị làm lạnh rồi được đưa vào tháp trích ly K-1 Phenol được đưa vào từ đỉnh tháp K-

1 lấy từ bể chứa E-1 qua thiết bị gia nhiệt Để tăng độ chọn lọc cho phần rafinat người ta dẫn hỗn hơp phenol-nước vào đáy

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ CÔNG

NGHỆ LÀM SẠCH BẰNG PHENOL

 Tái sinh dung dịch rafinat được thực hiện qua hai cấp: Khi ra khỏi tháp K-1, rafinat tự chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt và lò đốt П-1 trước khi vào tháp bay hơi K-2, Hơi phenol tách ra ở đỉnh tháp được làm lạnh, ngưng tụ trước khi dẫn vào bể chứa E-1 Dung dịch rafinat từ đáy tháp được cho qua tháp tách K-3 Hơi nước quá nhiệt cho vào đáy thiết bị K-3 để tách hơi phenol còn lại Hơi phenol-nước bay ra từ đỉnh tháp K-3 được cho qua làm lạnh ngưng tụ rồi cho vào bể chứa E-2 Rafinat cho qua trao đổi nhiệt rồi được dẫn vào bể chứa sản phẩm

 Tái sinh extract được thực hiên ở ba cấp Đầu tiên dung dich extract từ đáy tháp K-1, được bơm vào tháp làm khô K-5 sau khi được trao đổi nhiệt Hơi đẳng phí phenol-nước tách ra ở đỉnh tháp K-5 được dẫn về cột hấp thụ K-7 hoặc qua thiết bị làm lạnh rồi vào bể chứa E-2 Dung dich chiết đã tách ẩm

từ đáy tháp K-5 được trao đổi nhiêt qua lò nung П-2 vào tháp bay hơi K-4 Hơi phenol tách ra từ đỉnh tháp K-4 trao đổi nhiệt làm lạnh rồi vào bể chứa E-1 hơi phenol còn lại được tách hết trong tháp K-6 Phần bay ra từ đỉnh tháp là hỗn hợp phenol-nước, còn phần đáy là phần chiết được

CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ LÀM VIỆC CỦA

CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ VÀ HIỆU QUẢ THU

ĐƯỢC CỦA QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH BẰNG

Chất lượng đầu vào

Khối lượng riêng ở 20oC, kg/m3

Độ nhớt ở 100 oC, cCt

Độ cốc hoá, %

885 - -

912 5,9 -

924 9,2 -

911 20,6 0,9

886 6,5 -

901 21,5 0,9

45 32

2 -

60 40

4 -

65 45

5,5 -

88 68

1,5 2

78-80 60-65

2,8 4

95-100 80-85

-855 4.9 55

867 6,8 - 65

876 15,4 0,2 50

870 5,9 - 80

880 20,1 0,31 65

CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ

TRÌNH TRÍCH LY BẰNG PHENOL

Nguyên liệu Dầu nhờn cất Dầu nhờn khử asphalt

100 260 7 0,6 6,4 367

71 60 11

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

người ta thường dùng sơ đồ trích ly hai hay ba

dòng khác nhau

nối tiếp nhau

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

Sơ đồ trích ly hai hay ba dòng khác nhau:

+ Đồng thời sử dụng quá trình trích ly cho các loại nguyên liệu khác nhau cùng một lúc.

+ Quá trình hoàn nguyên dung môi vẫn được sử dụng chung

=> Mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với nếu

chúng ta sử dụng các quá trình song song với nhau

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

 Trong những năm gần đây trong các nhà máy lọc hoá dầu người

ta thường sử dụng quá trình làm sạch bằng phenol qua hai

bậc:

+ Rafinat: tính chất không thay đổi so với quá trình trích ly một bậc

phẩm cao su cũng như làm chất độn để sản xuất chất dẻo

Extract 1: không chứa naphten, 81,6% các hợp chất thơm đa vòng, 11% nhựa

Extract 2: 26,5% naphten, và một lượng nhỏ nhựa 5,9%

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ

Dầu khử asphalt Rafinat Extract 1 Extract 2

Hiệu suất rafinat, %

Khối lượng riêng ở 20oC, kg/m3

Độ nhớt ở 100 oC, cCt

Độ cốc hoá, %

100 914 23,3 1,24

66 889 18,8 0,47

15 995 85,6 -

19 931 22,4 1,22